26 марта 2024 г.
Однократное устройство INRS могло бы раскрыть детали взаимодействия света и поведения полупроводников.
Платформа сверхбыстрой камеры, разработанная в исследовательском центре INRS в Квебеке, может привести к новому взгляду на поглощение в полупроводниках и более глубокому пониманию таких явлений, как размагничивание металлических сплавов.
По словам команды проекта, как описано в Nature Communications, устройство может захватывать до 156 триллионов кадров в секунду.
Исследования в лаборатории INRS Цзиньян Лян основаны на предыдущих исследованиях группы новых подходов к сверхбыстрой фотографии, включая разработку в 2023 году метода сверхвысокоскоростной картографии с дифракционным стробированием, использующего оптическую дифракцию в качестве механизма управления стробированием камеры.
Для нового устройства INRS разработала «фемтофотографию в реальном времени с кодированной апертурой (SCARF)», метод компьютерной визуализации, позволяющий полностью оптическое сверхбыстрое сканирование статической апертуры во время записи сверхбыстрого события.
Это контрастирует с более обычным сверхбыстрым подходом, заключающимся в последовательном захвате кадров один за другим, получении данных посредством кратких, повторяющихся измерений и их объединении для последующей реконструкции наблюдаемого движения.
«Этот подход можно применять только к инертным образцам или к явлениям, которые каждый раз происходят одинаково», — прокомментировал Цзиньян Лян. «Хрупкие образцы, не говоря уже о неповторяющихся явлениях или явлениях со сверхбыстрыми скоростями, таких как фемтосекундная лазерная абляция, взаимодействие ударной волны с живыми клетками и оптический хаос, не могут быть изучены таким способом».
Согласно проекту, SCARF предназначен, в частности, для решения компромисса между глубиной последовательности и полем зрения, налагаемым на сжатую сверхбыструю фотографию, ограничениями, связанными с принципом работы одновременного сдвига сцены и кодированной апертурой.
Низкая стоимость и высокое качество измерений по сравнению с стрик-камерами.
В работе SCARF использует одиночный лазерный импульс с линейной ЧМ в качестве зонда непрерывного освещения, так что каждая длина волны в полосе пропускания импульса имеет определенную временную метку. Два этапа дисперсионной обработки возвращенного сигнала и алгоритмического анализа затем воссоздают наблюдаемую динамическую сцену.
Этот подход «позволяет сверхбыстро перемещать статическую кодированную апертуру, не устраняя при этом сверхбыстрого явления», – прокомментировали в INRS. «Результаты могут быть получены за один снимок при настраиваемой частоте кадров и пространственных масштабах как в режиме отражения, так и в режиме передачи».
В ходе испытаний с использованием устройства SCARF, построенного из готовых компонентов, камера достигла скорости кодирования до 156,3 ТГц для отдельных пикселей на ПЗС-камере. По словам команды INRS, он имеет преимущества низкой стоимости и высокого качества измерений по сравнению с методами сверхбыстрой сжатой фотографии на основе стримовой камеры.
Две дочерние компании, специализирующиеся на сверхбыстрых лазерах, Axis Photonique и Few-Cycle, сейчас работают с командой INRS Цзиньяна Ляна над созданием рыночной версии устройства SCARF и продвижением технологии к коммерциализации.
«SCARF позволяет наблюдать уникальные сверхбыстрые, неповторяемые или трудно воспроизводимые явления, такие как механика ударных волн в живых клетках или материи», — заявили в INRS. «Эти достижения потенциально могут быть использованы для разработки более эффективных фармацевтических препаратов и методов лечения».
2024-03-26 20:11:27
1711485455
#Сверхбыстрая #камера #снимает #триллионов #кадров #секунду
